專題70氣體實(shí)驗(yàn)定律和圖像（原卷版）

2024年高考物理一輪大單元綜合復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)練專題70氣體實(shí)驗(yàn)定律和圖像導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1氣體實(shí)驗(yàn)定律的基本規(guī)律及推論目標(biāo)2理想氣體的常見圖像目標(biāo)3探究溫度不變情況下一定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】氣體實(shí)驗(yàn)定律的基本規(guī)律及推論1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系p2.兩個(gè)重要的推論（1）查理定律的推論:Δp=p1T（2）蓋呂薩克定律的推論:ΔV=V1T【例1】如圖所示，兩端封閉的玻璃管在常溫下豎直放置，管內(nèi)充有理想氣體，一段汞柱將氣體封閉成上下兩部分，兩部分氣體的長(zhǎng)度分別為l1，l2，且l1l2，下列判斷正確的是（）A．將玻璃管轉(zhuǎn)至水平，穩(wěn)定后兩部分氣體長(zhǎng)度B．將玻璃管轉(zhuǎn)至水平，穩(wěn)定后兩部分氣體長(zhǎng)度C．保持玻璃管豎直，使兩部分氣體升高相同溫度，穩(wěn)定后兩部分氣體長(zhǎng)度D．保持玻璃管豎直，使兩部分氣體升高相同溫度，穩(wěn)定后兩部分氣體長(zhǎng)度理想氣體的常見圖像1．一定質(zhì)量的氣體不同圖像的比較類別特點(diǎn)(其中C為常量)舉例p-VpV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)p-eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高p-Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小V-TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強(qiáng)越小[注意]上表中各個(gè)常量“C”意義有所不同。可以根據(jù)pV＝nRT確定各個(gè)常量“C”的意義。2．氣體狀態(tài)變化圖像的分析方法(1)明確點(diǎn)、線的物理意義：求解氣體狀態(tài)變化的圖像問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)明確圖像上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個(gè)平衡狀態(tài)，它對(duì)應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)參量；圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程。(2)明確圖像斜率的物理意義：在V-T圖像(p-T圖像)中，比較兩個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)大小，可以比較這兩個(gè)狀態(tài)到原點(diǎn)連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強(qiáng)(或體積)越?。恍甭试叫?，壓強(qiáng)(或體積)越大。(3)明確圖像面積物理意義：在p-V圖像中，p-V圖線與V軸所圍面積表示氣體對(duì)外界或外界對(duì)氣體所做的功?！纠?】一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化如圖所示，該圖由4段圓弧組成，表示該氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)狀態(tài)b、c、d，最終回到狀態(tài)a的狀態(tài)變化過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是（）A．從狀態(tài)a到狀態(tài)c是等壓膨脹B．從狀態(tài)c到狀態(tài)d是等溫變化C．從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小D．從狀態(tài)a經(jīng)b、c、d回到狀態(tài)a，氣體放出熱量【例3】如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)隨體積變化的圖像，其中AB段為雙曲線，BC段與橫軸平行，則下列說(shuō)法正確的是（

）A．過(guò)程①氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)容器壁單位面積的平均作用力增大B．過(guò)程②中氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)容器壁的碰撞次數(shù)減少C．過(guò)程③中氣體內(nèi)能不變，氣體從外界吸收熱量D．整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，氣體對(duì)外界做的功大于外界對(duì)氣體做的功【例4】如圖所示描述了一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ab的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是（）A．氣體從狀態(tài)a到b的過(guò)程，氣體體積增大B．氣體從狀態(tài)b到c的過(guò)程，一定向外界放出熱量C．氣體從狀態(tài)c到d的過(guò)程，外界對(duì)氣體做功D．氣體從狀態(tài)d到a的過(guò)程，氣體的內(nèi)能減小【例5】一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其變化過(guò)程的圖像如圖所示，的反向延長(zhǎng)線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)為，下列說(shuō)法正確的是（）A．該氣體在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)為B．該氣體在狀態(tài)C時(shí)的壓強(qiáng)為C．該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中吸收的熱量為100JD．該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中放出的熱量為200J探究溫度不變情況下一定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系注意事項(xiàng)：(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變,實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是注射器活塞上涂潤(rùn)滑油。(2)為了保持封閉氣體的溫度不變,實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是移動(dòng)活塞要緩慢和不能用手握住注射器封閉氣體部分?！纠?】某同學(xué)用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置探究一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。將注射器活塞移動(dòng)到體積最大的位置，接上軟管和壓強(qiáng)傳感器，記錄此時(shí)注射器內(nèi)被封閉氣體的壓強(qiáng)p和體積V；推動(dòng)活塞壓縮氣體，記錄多組氣體的壓強(qiáng)和體積。（1）為保證注射器內(nèi)封閉氣體的溫度不發(fā)生明顯變化，以下說(shuō)法正確的是()A．要盡可能保持環(huán)境溫度不變B．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)緩慢地推動(dòng)活塞C．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要用手握緊注射器并快速推拉活塞D．實(shí)驗(yàn)前要在活塞與注射器壁間涂適量的潤(rùn)滑油（2）分別在環(huán)境溫度為T1、T2時(shí)完成上述探究活動(dòng)。下列各圖能正確且直觀地反映實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)p隨體積V變化規(guī)律的是()A．

B．

C．

D．（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，氣體壓強(qiáng)與體積的乘積pV越來(lái)越小，原因可能是()A．實(shí)驗(yàn)時(shí)用手長(zhǎng)時(shí)間握住注射器氣體部分B．涂抹潤(rùn)滑劑過(guò)多，部分進(jìn)入到密封氣體腔內(nèi)C．注射器與傳感器連接直管內(nèi)有部分氣體D．實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器內(nèi)的氣體發(fā)生了泄露（4）該同學(xué)用此裝置測(cè)量大米的密度。他取少許大米，先用天平測(cè)出其質(zhì)量，再將其裝入注射器內(nèi)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作，記錄注射器上的體積刻度V和壓強(qiáng)傳感器讀數(shù)p，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，作出圖像可能是圖中的。（選填“A”“B”或“C”）（5）該同學(xué)用第（4）問(wèn)中圖線與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)（或坐標(biāo)的絕對(duì)值）作為大米體積，由此求出大米的密度比真實(shí)值（選填“A。偏大”“B。偏小”或“C。相等”）【綜合提升專練】1．某次籃球比賽前，籃球在器材室被打入溫度為19℃的空氣后，球內(nèi)壓強(qiáng)為1.46atm。比賽過(guò)程中，籃球內(nèi)氣體的溫度升高為33℃。比賽中，籃球被打出場(chǎng)外刺出一小孔開始漏氣，換下后置于館內(nèi)穩(wěn)定后籃球內(nèi)氣體的溫度為27℃，壓強(qiáng)為p0=1.00atm。將空氣看成理想氣體，認(rèn)為整個(gè)過(guò)程中籃球的容積不變，則下列分析正確的是（）A．溫度升高為33℃時(shí)球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.53atmB．溫度升高為33℃時(shí)球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.55atmC．籃球漏出空氣的質(zhì)量與比賽前籃球內(nèi)空氣質(zhì)量的比值D．籃球漏出空氣的質(zhì)量與比賽前籃球內(nèi)空氣質(zhì)量的比值2．如圖所示，一豎直放置的氣缸由兩個(gè)截面積不同的圓柱構(gòu)成，各有一個(gè)活塞且用細(xì)桿相連，上、下分別封有兩部分氣體A和B，兩活塞之間是真空，原來(lái)活塞恰好靜止，兩部分氣體的溫度相同，A、B兩部分氣體壓強(qiáng)pA<pB?，F(xiàn)在將兩部分氣體同時(shí)緩慢升高相同溫度，直到再次達(dá)到穩(wěn)定，（兩活塞始終沒(méi)有移動(dòng)到兩圓柱的交界處）則（

）A．兩活塞將靜止不動(dòng)B．兩活塞將一起向上移動(dòng)C．A氣體的壓強(qiáng)改變量比B氣體的壓強(qiáng)改變量大D．B氣體的壓強(qiáng)改變量比A氣體的壓強(qiáng)改變量大3．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個(gè)過(guò)程回到原狀態(tài)a，變化過(guò)程的pV圖像如圖所示。關(guān)于理想氣體經(jīng)歷的三個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)、b兩狀態(tài)下氣體溫度之比為1：1B．bc過(guò)程中，氣體一定從外界吸熱C．bc過(guò)程中，氣體體積變小，外界對(duì)氣體做功D．ca過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)增大，溫度升高E．a(chǎn)b過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能保持不變4．2022年5月15日凌晨1時(shí)許，“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇從海拔4270米的中科院珠峰站附近發(fā)放場(chǎng)地升空，4時(shí)40分，浮空艇升空高度達(dá)到4762米，創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學(xué)觀測(cè)世界紀(jì)錄。假設(shè)該型浮空艇的結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化成一個(gè)球體，上半部分密封著一定質(zhì)量的氦氣，下半部分是空氣，且下半部分可通過(guò)氣閥向外界排出氣體，控制整體的體積不發(fā)生較大變化，海拔4千米處大氣壓強(qiáng)約為5.6kPa，海拔9千米處大氣壓強(qiáng)約為3.2kPa，從海拔4千米升高到海拔9千米的過(guò)程溫度降低了40℃，上半部分氣壓、下半部分氣壓均近似等于外界大氣壓，開始時(shí)上、下兩部分氣體體積之比為2∶1。取海拔4千米處的溫度為－13℃，浮空艇內(nèi)氣體均可視為理想氣體，則下列說(shuō)法正確的是（）A．上半部分在海拔4千米和海拔9千米處的體積之比為52∶77B．下半部分在海拔4千米和海拔9千米處的體積之比為52∶3C．上升過(guò)程下半部分向外界排出氣體的質(zhì)量占開始時(shí)下半部分氣體質(zhì)量的D．上升過(guò)程下半部分向外界排出氣體的質(zhì)量占開始時(shí)下半部分氣體質(zhì)量的5．某同學(xué)在探究氣體等溫變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，得到以密閉容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，體積V的倒數(shù)為橫坐標(biāo)的圖像如圖所示。在1、2、3三種不同狀況下，得到斜率不同的圖形。若以與分別代表三種情況下的氣體分子摩爾數(shù)與氣體溫度，則下列敘述正確的是（

）A．若溫度，則氣體分子摩爾數(shù)B．若溫度，則氣體分子摩爾數(shù)C．若氣體分子摩爾數(shù)，則氣體溫度D．若氣體分子摩爾數(shù)，則氣體溫度E．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一定質(zhì)量的氣體，在溫度一定的情況下，則氣體壓強(qiáng)p與體積V成反比6．帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣體開始處于A狀態(tài)，經(jīng)過(guò)狀態(tài)變化過(guò)程到達(dá)C狀態(tài)，變化過(guò)程如圖中圖像所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A．氣體從過(guò)程中，體積增大B．氣體從過(guò)程中，從外界吸收熱量C．氣體從過(guò)程中，內(nèi)能不變D．氣體從過(guò)程中，向外界放出熱量E．氣體在A狀態(tài)和C狀態(tài)的體積之比為7．一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b、c回到狀態(tài)a，其p－T圖像如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)、b、c三個(gè)狀態(tài)的體積關(guān)系為Va<Vb<VcB．a(chǎn)到b過(guò)程，外界對(duì)氣體做功，吸收熱量C．b到c過(guò)程，氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)減少D．c到a過(guò)程，氣體對(duì)外做功，分子的平均動(dòng)能減少8．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A緩慢經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C，D再回到狀態(tài)A，其體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖像如圖所示，其中BC的延長(zhǎng)線過(guò)O點(diǎn)，氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)為。下列說(shuō)法正確的是（

）A．A→B過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)增大了B．B→C過(guò)程中氣體對(duì)外界放出的熱量小于外界對(duì)氣體做的功C．C→D過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)變小，氣體從外界吸收熱量D．D→A過(guò)程中氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積容器壁的碰撞次數(shù)減少9．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，該過(guò)程的TV圖像如圖所示，則（）A．由A變化到B的過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)不變B．狀態(tài)A處的壓強(qiáng)與狀態(tài)B處的壓強(qiáng)之比為4：3C．由A變化到B的過(guò)程中，氣體從外界吸熱D．由A變化到B，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上氣體分子對(duì)容器壁的撞擊次數(shù)變少10．質(zhì)量為M、半徑為R的圓柱形汽缸（上端有卡扣）用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，如圖甲所示，活塞用細(xì)線連接并懸掛在足夠高的天花板上。初始時(shí)封閉氣體的熱力學(xué)溫度為，活塞與容器上、下部的距離分別為h和，現(xiàn)讓封閉氣體的溫度緩慢升高，氣體從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B到達(dá)狀態(tài)C，其圖像如圖乙所示，已知外界大氣壓恒為，點(diǎn)O、A、C共線，活塞氣密性良好，重力加速度大小為g。則理想氣體在狀態(tài)（）A．B的熱力學(xué)溫度為 B．B的壓強(qiáng)為C．C的壓強(qiáng)為 D．C的熱力學(xué)溫度為11．網(wǎng)上熱賣的一科普小制作斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)如圖甲所示，它是通過(guò)汽缸內(nèi)的氣體經(jīng)過(guò)冷卻、壓縮、吸熱、膨脹為一個(gè)周期的循環(huán)來(lái)輸出動(dòng)力的，因此又被稱為熱氣機(jī)。如圖乙所示，在斯特林循環(huán)的圖像中，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，整個(gè)過(guò)程由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)等容過(guò)程組成，下列說(shuō)法正確的是（

）A．B→C過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)與攝氏溫度成正比B．狀態(tài)A氣體的溫度小于狀態(tài)C氣體的溫度C．C→D過(guò)程中，氣體放出的熱量等于外界對(duì)氣體做功D．經(jīng)歷一次循環(huán)過(guò)程中，氣體從外界吸收熱量12．卡塔爾世界杯聚集來(lái)自世界各地的球迷，為了保障球迷安全，儲(chǔ)備了大量的氧氣瓶，賽前醫(yī)療團(tuán)隊(duì)對(duì)氧氣瓶做檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)一氧氣瓶?jī)?nèi)的氧氣圖如圖所示，瓶?jī)?nèi)氧氣視為理想氣體，外界環(huán)境溫度不變，下列關(guān)于瓶?jī)?nèi)氧氣從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的過(guò)程分析正確的是（）A．氧氣瓶正在漏氣B．單位時(shí)間內(nèi)撞擊氧氣瓶單位面積的分子數(shù)增多C．瓶?jī)?nèi)氧氣溫度降低的主要原因是氧氣對(duì)外做功D．瓶?jī)?nèi)每個(gè)氧氣分子的動(dòng)能都減小13．如圖甲所示，活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸里。設(shè)法讓氣缸中的氣體經(jīng)歷A→B→C→D的變化，氣體的壓強(qiáng)與攝氏溫度的關(guān)系如圖乙中實(shí)線所示。圖中O為坐標(biāo)原點(diǎn)，A在p軸上，，，軸，BA的延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)，CD的延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)O。關(guān)于氣體各個(gè)階段的情況，下列說(shuō)法正確的是（）A．A→B和C→D氣體都做等容變化 B．從C到D，氣體的分子數(shù)密度逐漸減小C．從B到C，氣體從外界吸收熱量 D．從A到D全過(guò)程，外界對(duì)氣體做正功14．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律，注射器中密封了一定質(zhì)量的理想氣體。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，為判斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，（選填“需要”或“不需要”）測(cè)出空氣柱的橫截面積。（2）測(cè)得多組空氣柱的壓強(qiáng)p和體積V的數(shù)據(jù)后，為直觀反映壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系，若以p為縱坐標(biāo)，則應(yīng)以為橫坐標(biāo)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖，作出的圖線如圖乙所示。（3）為能更準(zhǔn)確地測(cè)出氣體的壓強(qiáng)，某同學(xué)直接用細(xì)軟管連通注射器和另一壓強(qiáng)傳感器（測(cè)量壓強(qiáng)更準(zhǔn)確），如圖丁所示。測(cè)得多組空氣柱的壓強(qiáng)p和體積V的數(shù)據(jù)后，若以為縱坐標(biāo)作出的圖線如圖丙所示，而該圖線不過(guò)原點(diǎn)，為減小這一實(shí)驗(yàn)誤差且圖線仍為直線，下列措施不可行的是。A．選用容積較大的注射器B．實(shí)驗(yàn)中氣體的體積不要壓縮得過(guò)小C．改用p為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)D．測(cè)出細(xì)軟管中氣體的體積15．用氣體壓強(qiáng)傳感器做“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)下列說(shuō)法正確的是。A．為保證封閉氣體的氣密性，應(yīng)在活塞與注射器壁間涂上潤(rùn)滑油B．為方便推拉活塞，應(yīng)用手握住注射器C．為節(jié)約時(shí)間，實(shí)